CN209974780U - 一种定量补料的中试发酵罐 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种定量补料的中试发酵罐，其包括罐体，罐体周壁包覆有恒温套，罐体内设置有搅拌装置，罐体周壁开设有进料口和出料口，罐体周壁还开设有补料口，罐体于补料口处连通有竖直设置的计量罐，补料口与计量罐的下端部之间连通有出料泵，计量罐与出料泵的连通部上设置有出料阀，计量罐上端部连通有补料罐，补料罐与计量罐之间连通有进料泵，计量罐沿其轴向连通有透明的液位管，液位管周壁设置有用于标识计量罐内补料容量的刻度，液位管的上、下两端分别与计量罐的上端部和下端部连通，液位管周壁升降设置有信号端指向液位管且与进料泵控制连接的液位传感器。本实用新型通过液位传感器与进料泵的控制连接实现了计量罐的定量补料效果。

Description

一种定量补料的中试发酵罐

技术领域

本实用新型涉及生物发酵设备的技术领域，尤其是涉及一种定量补料的中试发酵罐。

背景技术

随着科学技术的发展，人们对微生物的应用越来越广泛，发酵是人类较早接触的一种生物化学反应，如今在食品工业、生物和化学工业中均有广泛应用，它也是生物工程的基本过程，即发酵工程。发酵指人们借助微生物在有氧或无氧条件下的生命活动来制备微生物菌体本身、或者直接代谢产物或次级代谢产物的过程。在发酵工程中，对于发酵工艺一般要先进行实验室初试、中试（或生产中试）、生产几个环节以确保发酵工艺达到最优状态，中试环节采用的发酵罐容量不会太大，一般在10L-1000L之间。进行发酵时一般将菌种和有机物、营养物等混合制成的培养基料液，投放到发酵罐中在合适的温度和pH环境下通过不断搅拌进行发酵。发酵罐包括罐体、搅拌器、恒温套等，搅拌器使得发酵罐内料液混合均匀保证发酵反应的充分进行，恒温套保证罐体内温度维持在设定的应温度，搅拌器一般是电机驱动搅拌桨旋转，需要消耗一定的电能。

专利公告号为CN203820759U的中国专利，提出了一种中试磁力搅拌不锈钢发酵罐，包括底座，底座上面并排设置有2至4个不锈钢发酵罐罐体；每个不锈钢发酵罐罐体底部安装有一个由磁力搅拌器外磁钢和磁力搅拌器转子构成的磁力搅拌器；磁力搅拌器外磁钢安装于底座内，磁力搅拌器转子下端设置于磁力搅拌器外磁钢内，磁力搅拌器转子上端安装有搅拌桨；磁力搅拌器外磁钢的下方设置有蜗轮，蜗轮的转轴固定连接于磁力搅拌器外磁钢下面中心的通孔中；一条蜗杆水平设置，蜗杆右端轴头连接电机的转轴；蜗杆分别与每个蜗轮啮合。该实用新型解决了实验用中试级发酵罐，如果多个发酵罐同时工作，则需要有多个电机同时驱动，存在浪费能源，成本高的问题。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：发酵罐在持续发酵的过程中，料液中的营养物质和有机物不断被消耗，需要定期定量向发酵罐内补料，而人工补料过程中会存在补料量不准确的现象，影响发酵罐内发酵反应中试数据的获取。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种可自动控制补料量的定量补料的中试发酵罐。

本实用新型的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种定量补料的中试发酵罐，包括罐体，所述罐体周壁包覆有恒温套，所述罐体内设置有搅拌装置，所述罐体周壁开设有进料口和出料口，所述罐体周壁还开设有补料口，所述罐体于所述补料口处连通有竖直设置的计量罐，所述补料口与所述计量罐的下端部之间连通有出料泵，所述计量罐与所述出料泵的连通部上设置有出料阀，所述计量罐上端部连通有补料罐，所述补料罐与所述计量罐之间连通有进料泵，所述计量罐沿其轴向连通有透明的液位管，所述液位管周壁沿其轴向设置有用于标识所述计量罐内补料容量的刻度，所述液位管的上、下两端分别与所述计量罐的上端部和下端部连通，所述液位管周壁升降设置有信号端指向所述液位管且与所述进料泵控制连接的液位传感器。

通过采用上述技术方案，将液位传感器设置在预定高度，关闭出料阀，开启进料泵，进料泵将补料罐内料液输送到计量罐中，与计量罐连通的液位管内液面与计量罐内液面平齐，通过液位管上的刻度可直观读出计量罐内的补料量，当液位管内液位上升至与液位传感器的信号端平齐时，液位传感器传递电信号给出料泵，出料泵关闭，随后开启出料阀，开启出料泵将计量罐内料液通过补料口输送至罐体内，实现了发酵罐的自动定量补料。

本实用新型进一步设置为：所述计量罐侧壁固定有沿其轴向的升降条，所述升降条上滑移适配有滑块，所述液位传感器固定在所述滑块上。

通过采用上述技术方案，将滑块在升降条上滑移，带动液位传感器在竖直方向上移动，可根据需求的补料量设定液位传感器所处的位置。

本实用新型进一步设置为：所述升降条两对侧壁开设有沿其长度方向且与所述滑块滑移适配的滑槽，所述滑块侧壁穿设有一端延伸至所述滑槽内的紧固螺栓。

通过采用上述技术方案，滑块带动液位传感器在竖直方向上滑移时更加稳定，液位传感器的位置设定后，旋紧紧固螺栓可将液位传感器牢牢固定在该高度，实现了发酵罐定量补料的便捷调整。

本实用新型进一步设置为：所述滑块上固定有指向所述刻度且与所述液位管正交设置的指针，所述指针用于指示所述液位传感器当前所处位置对应的补料量。

通过采用上述技术方案，指针与刻度上示数对齐，可直观显示当前状态计量罐设定的补料量。

本实用新型进一步设置为：所述升降条上端面和下端面均固定有限位块。

通过采用上述技术方案，限位块可有效防止滑块在升降条上滑移时脱出升降块而对液位传感器造成损伤。

本实用新型进一步设置为：所述计量罐的上端部连通有上排气管，下端部连通有下排气管，所述上排气管和所述下排气管的自由端分别插接连接有上堵头和下堵头。

通过采用上述技术方案，开启进料泵后可先解除下堵头与下排气管的插接连接，将管路中空气排尽，随后保持下堵头与下排气管的插接连接，在进料泵持续开启的过程中，解除上堵头与上排气管的插接连接，通过上排气管将计量罐内空气排出，尽可能避免料液在输送过程中溶入较多气泡影响计量罐的计量精度。

本实用新型进一步设置为：所述进料泵与所述补料罐连通部上还设置有进料阀，所述进料阀与所述进料泵之间连通有蒸汽发生器。

通过采用上述技术方案，对发酵罐进行补料前和补料后，均可将出料阀和进料阀关闭，解除下堵头与下排气管的插接连接，开启蒸汽发生器将蒸汽通入管路中对输送管路及计量罐进行灭菌，尽可能避免输送管路和计量罐中滋生细菌对料液造成污染。

本实用新型进一步设置为：所述出料泵与所述罐体之间连通有出料管，所述出料管于所述出料泵与所述补料口之间的周壁套设有预热套，所述预热套与所述恒温套连通。

通过采用上述技术方案，出料泵将计量罐内料液输出后在出料管处被与恒温套连通的预热套保温，尽可能实现补料的料液与罐体中料液温度相同，以减少补料料液的温度差异对罐体内料液发酵的影响

综上所述，本实用新型的有益技术效果为：

1.通过透明的液位管与计量罐连通，可实现补料的定量控制；

2.通过将液位传感器与出料泵控制连接，实现了发酵罐定量补料的自动控制；

3.通过与计量罐连通的上排气管和下排气管，尽可能将计量罐和输送管路中的空气排尽，以减少料液中溶入气泡对计量罐的计量造成影响。

附图说明

图1是本实用新型的总体结构示意图；

图2是图1中A部分的局部放大示意图；

图3是图1中B部分的局部放大示意图；

图4是图1中C部分的局部放大示意图。

图中，1、罐体；2、恒温套；3、补料口；4、计量罐；5、出料泵；6、出料阀；7、补料罐；8、进料泵；9、液位管；10、刻度；11、液位传感器；12、升降条；13、滑块；14、滑槽；15、紧固螺栓；16、指针；17、限位块；18、上排气管；19、下排气管；20、上堵头；21、下堵头；22、进料阀；23、蒸汽发生器；24、出料管；25、预热套。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

参照图1和图3，为本实用新型公开的一种定量补料的中试发酵罐，包括罐体1，罐体1周壁包覆有与罐体1良好贴附的恒温套2，恒温套2内填充有循环冷水或循环热水，罐体1内设置有搅拌装置，搅拌装置包括转动连接在罐体1内的搅拌桨，罐体1上端固定有电机，电机的输出端与搅拌桨同轴固定连接，罐体1周壁开设有进料口和出料口；罐体1上端部的周壁还开设有补料口3，罐体1于补料口3处连通有竖直设置的计量罐4，补料口3与计量罐4的下端部之间连通有出料泵5，计量罐4与出料泵5的连通部上设置有出料阀6，计量罐4的上端部连通有补料罐7，补料罐7与计量罐4之间连通有进料泵8，进料泵8与补料罐7连通部上还设置有进料阀22，出料泵5和进料泵8均优选为气动隔膜泵。

菌种和培养基液在罐体1内进行发酵反应时，电机驱动搅拌桨对罐体1内的料液进行搅拌，以使发酵反应能充分进行，根据罐体1内发酵反应所需求的合适温度在恒温套2内充入循环冷却水或循环热水，以确保发酵反应的高效进行；需要对罐体1进行补料操作时，开启进料阀22关闭出料阀6，开启进料泵8将补料罐7内料液输送到计量罐4内进行计量操作，计量罐4内料液达到设定值后关闭进料泵8，并打开出料阀6关闭进料阀22，开启出料泵5将计量罐4内料液输送至罐体1中进行补料操作。

参照图1和图4，为实现对计量罐4内料液的定量补料，计量罐4周壁沿其轴向连通有透明的液位管9，液位管9的上、下两端分别与计量罐4的上端部和下端部连通，液位管9周壁沿其轴向设置有用于标识计量罐4内补料容量的刻度10（刻度10的示数在标识计量罐4容量时，已将进料泵8与计量罐4之间管路容量计入在内）。进料泵8将料液输送到计量罐4中时，液位管9内液位与计量罐4中液位相同，通过观察液位管9液面对齐刻度10的示数可直观读出此时计量罐4中料液的量，便于及时关闭进料泵8以实现发酵罐的定量补料。

为节省人力，实现进料泵8的自动关闭，在液位管9周壁升降设置有信号端指向液位管9的液位传感器11，液位传感器11与进料泵8控制连接，计量罐4侧壁固定有沿其轴向的升降条12，升降条12竖直方向上的两对侧壁开设有沿其长度方向的滑槽14，升降条12上滑移设置有与滑槽14滑移适配的滑块13，液位传感器11固定在滑块13远离升降条12的一侧；升降条12上端面和下端面均固定有限位块17，滑块13侧壁穿设有一端延伸至滑槽14内的紧固螺栓15，滑块13上还固定有指向刻度10且与液位管9正交设置的指针16，指针16用于指示液位传感器11当前所处位置对应的补料量。

确定需要补料的量后，滑移滑块13，使指针16对应指定补料量的刻度10上的示数，旋转紧固螺栓15，将滑块13固定在该位置，限位块17可防止滑块13在滑移过程中脱出升降条12造成液位传感器11的损伤；开启进料泵8后，料液被输送至计量罐4内，当液位管9内液位达到液位传感器11所指示的位置时，液位传感器11将电信号传递给进料泵8，进料泵8关闭，此时计量罐4内料液量即为初期设定的补料量；设置指针16便于液位传感器11位置直观的调整。

参照图1和图2，计量罐4的上端部连通有上排气管18，下端部连通有下排气管19，上排气管18和下排气管19的自由端分别插接连接有上堵头20和下堵头21，进料阀22与进料泵8之间连通有蒸汽发生器23，出料泵5与罐体1之间连通有出料管24，出料管24于出料泵5与补料口3之间部位的周壁套设有预热套25，预热套25的下端部与恒温套2连通。

开启进料泵8后可先解除下堵头21与下排气管19的插接连接，将管路中空气排尽，随后保持下堵头21与下排气管19的插接连接，在进料泵8持续开启的过程中，解除上堵头20与上排气管18的插接连接，通过上排气管18将计量罐4内空气排出，尽可能避免料液在输送过程中溶入较多气泡影响计量罐4的计量精度；对罐体1进行补料前和补料后，均可将出料阀6和进料阀22关闭，解除下堵头21与下排气管19的插接连接，开启蒸汽发生器23将蒸汽通入管路中对输送管路及计量罐4进行灭菌操作，尽可能避免输送管路和计量罐4中滋生细菌对料液造成污染；出料泵5将计量罐4内料液输出后在出料管24处被预热套25保温，尽可能保证补料的料液与罐体1中料液温度相同，以减少补料料液的温度差异对罐体1内料液发酵的影响。

本实施例的实施原理为：

罐体1内料液发酵至需要补料时，根据预算的补料量滑动滑块13将液位传感器11固定在指定的位置，关闭出料阀6，开启进料泵8，进料泵8将补料罐7内料液输送到计量罐4中，液位管9中液位上升到设定值时，液位传感器11控制进料泵8关闭，随后开启出料阀6，开启出料泵5将计量罐4内料液通过补料口3输送至罐体1内，实现了计量罐4的自动定量补料。

本具体实施方式的实施例均为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种定量补料的中试发酵罐，包括罐体(1)，所述罐体(1)周壁包覆有恒温套(2)，所述罐体(1)内设置有搅拌装置，所述罐体(1)周壁开设有进料口和出料口，其特征在于：所述罐体(1)周壁还开设有补料口(3)，所述罐体(1)于所述补料口(3)处连通有竖直设置的计量罐(4)，所述补料口(3)与所述计量罐(4)的下端部之间连通有出料泵(5)，所述计量罐(4)与所述出料泵(5)的连通部上设置有出料阀(6)，所述计量罐(4)上端部连通有补料罐(7)，所述补料罐(7)与所述计量罐(4)之间连通有进料泵(8)，所述计量罐(4)沿其轴向连通有透明的液位管(9)，所述液位管(9)周壁沿其轴向设置有用于标识所述计量罐(4)内补料容量的刻度(10)，所述液位管(9)的上、下两端分别与所述计量罐(4)的上端部和下端部连通，所述液位管(9)周壁升降设置有信号端指向所述液位管(9)且与所述进料泵(8)控制连接的液位传感器(11)。

2.根据权利要求1所述的定量补料的中试发酵罐，其特征在于：所述计量罐(4)侧壁固定有沿其轴向的升降条(12)，所述升降条(12)上滑移适配有滑块(13)，所述液位传感器(11)固定在所述滑块(13)上。

3.根据权利要求2所述的定量补料的中试发酵罐，其特征在于：所述升降条(12)两对侧壁开设有沿其长度方向且与所述滑块(13)滑移适配的滑槽(14)，所述滑块(13)侧壁穿设有一端延伸至所述滑槽(14)内的紧固螺栓(15)。

4.根据权利要求3所述的定量补料的中试发酵罐，其特征在于：所述滑块(13)上固定有指向所述刻度(10)且与所述液位管(9)正交设置的指针(16)，所述指针(16)用于指示所述液位传感器(11)当前所处位置对应的补料量。

5.根据权利要求4所述的定量补料的中试发酵罐，其特征在于：所述升降条(12)上端面和下端面均固定有限位块(17)。

6.根据权利要求1所述的定量补料的中试发酵罐，其特征在于：所述计量罐(4)的上端部连通有上排气管(18)，下端部连通有下排气管(19)，所述上排气管(18)和所述下排气管(19)的自由端分别插接连接有上堵头(20)和下堵头(21)。

7.根据权利要求6所述的定量补料的中试发酵罐，其特征在于：所述进料泵(8)与所述补料罐(7)连通部上还设置有进料阀(22)，所述进料阀(22)与所述进料泵(8)之间连通有蒸汽发生器(23)。

8.根据权利要求1所述的定量补料的中试发酵罐，其特征在于：所述出料泵(5)与所述罐体(1)之间连通有出料管(24)，所述出料管(24)于所述出料泵(5)与所述补料口(3)之间的周壁套设有预热套(25)，所述预热套(25)与所述恒温套(2)连通。

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